精品解析：山东省滨州市2022-2023学年高一下学期5月联考物理试题（解析版）

2022-2023学年5月联合质量测评试题

高一物理

一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一选项符合题目要求）

1. 2022年11月29日，神舟十五号载人飞船发射取得圆满成功，顺利将费俊龙、邓清明、张陆三位航天员送入太空。航天员进驻天和核心舱与原核心舱内航天员陈冬，刘洋、蔡旭哲一起开展机械臂操作﹑出舱活动，舱段转移等工作，进一步验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术。天和核心舱距离地面的高度约400km，绕地球的运动可近似为匀速圆周运动，地球半径约6400km。若在飞船内一弹簧秤下悬挂一质量为m的重物。g为地球表面处重力加速度，则弹簧秤的读数为（　　）

A.  B.  C.  D. 0

【答案】D

【解析】

【详解】重物处于完全失重状态，弹簧秤的读数为0。

故选D。

2. 下表面负电的云层靠近避雷针时，由于静电感应使避雷针尖端带有正电荷，如图实线为避雷针周围电场的电场线，虚线为等势面。A、B、C、D为电场中的四个点，其中AB=BC，曲线MN是一带电微粒的运动轨迹，微粒重力忽略不计，下列说法正确的是（　　）

A. 微粒经过M点时的加速度小于经过N点时的加速度

B. A点电势低于D点电势

C. 粒子从M到N的运动过程中动能减少

D. A、B两点的电势差等于B、C两点的电势差

【答案】C

【解析】

【详解】A．电场线越密集，电场强度越大，根据牛顿第二定律可知加速度越大，所以微粒经过M点时的加速度大于经过N点时的加速度，故A错误；

B．沿着电场线电势逐渐降低，所以A点电势高于D点电势，故B错误；

C．粒子受电场力大致向右下，从M到N的运动过程中，电场力做负功，动能减少，故C正确；

D．由于从A到C点，电场减小，根据可知A、B两点的电势差大于B、C两点的电势差，故D错误；

故选C。

3. 高性能赛车都安装了扰流板——尾翼，气流通过车身会对车速为v的赛车产生大小为FN=kv2的压力，以增加汽车的抓地力，不同角度的尾翼张角对应不同的k值。假设赛车正在半径为100m的水平弯道上转弯，受到的最大静摩擦力为其对地面压力的0.8倍，赛车和车手的总质量为640kg，g取10m/s2。以下说法正确的是（　　）

A. 若k=2，车速为40m/s时，车辆不会发生侧滑

B. 若k=2，车速过快会导致侧滑

C. 若k=8，车速为60m/s时，车辆会发生侧滑

D. 若k=8，车速过快会导致侧滑

【答案】B

【解析】

【详解】AB．根据题已知可得，赛车转弯时所受到的摩擦力为

而赛车转弯过程中由摩擦力提供向心力，则有

当车速为40m/s时，所需向心力为

若k=2，则在此车速下地面给赛车的摩擦力大小为

显然

摩擦力不足以提供在此车速下的向心力，赛车会发生侧滑，故A错误，B正确；

C．车速为60m/s时，所需向心力为

若k=8，则在此车速下地面给赛车的摩擦力大小为

可得

此车速下，摩擦力恰好可以提供赛车做圆周运动，赛车不会发生侧滑，故C错误；

D．若k=8，摩擦力

赛车转弯所需向心力

可见，当k=8时恒有

由此可知若k=8，车速过快也不会导致侧滑，故D错误。

故选B。

4. 美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的电荷量。如图所示，平行板电容器两极板M、N相距d，两极板分别与电压为U的恒压电源两极连接，极板N接地。现有一质量为m的带电油滴静止于极板间P点，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）

A. 油滴带正电，电荷量为

B. 将M板向下缓慢移动一小段距离，电源将给电容器充电

C. 将M板向下缓慢移动一小段距离，油滴将向下运动

D. 将M板向右移动少许，油滴在P点的电势能增大

【答案】B

【解析】

【详解】A．带电油滴静止于极板间P点，则由平衡条件可得

解得

根据平衡条件可知油滴所受电场力竖直向上，而板间场强竖直向下，因此可知油滴带负电，故A错误；

B．根据电容器电容得决定式

可知，当将M板向下缓慢移动一小段距离，电容器的电容将变大，电源将给电容器充电，故B正确；

C．由于电源电压不变，当将M板向下缓慢移动一小段距离，根据

可知当板间距减小，电容器两极板间的电场强度将变大，此时电场力将大于重力，油滴将不再处于平衡态，将向上运动，故C错误；

D．根据电容器电容得决定式

可知，将M板向右移动少许，电容器的正对面积将减小，从而导致电容器的电容减小，而根据

可知，电容器两极板间的电压不变，电容器将放电，而N板接地，电势为零，板间电场强度

不变，设P点的电势为，P点到N板的电势差

P点到N板的距离不变，电场强度不变，则可知P点的电势不变，而油滴在P点的电势能

P点电势不变，油滴带电量不变，则可知油滴在P点的电势能不变，故D错误。

故选B。

5. 民俗表演“抡花”已被列入国家级非物质文化遗产，抡花的原理如图，两花筒（用耐高温材料制成的装有木炭和铁片的网状容器）质量均为m，用长为L的钢丝绳固定在长度为d的横梁两端，点燃后在水平面内逐渐加速转动起来，熔化的铁水会从花筒的孔眼中流出溅落到地面，璀璨夺目，下列说法正确的是（　　）

A. 随着转速的增加，钢丝绳与竖直方向夹角θ会逐渐增大并直至90°

B. 当钢丝绳与竖直方向夹角为θ时，横梁转动的角速度为

C. 点燃木炭后，钢丝绳对两花筒做的功等于两花筒机械能的增加量

D. 转速稳定后，随着铁水的流出，花筒质量减小，钢丝绳与竖直方向夹角θ会逐渐增大

【答案】B

【解析】

【详解】A．花筒受到沿绳子向上的拉力和竖直向下的重力，随着转速的增加，钢丝绳与竖直方向夹角θ不可能达到90°，故A错误；

B．当钢丝绳与竖直方向夹角为θ时，向心力

又

联立得，横梁转动的角速度为

故B正确；

C．点燃木炭后，钢丝绳对两花筒做的功等于两花筒重力势能能的增加量，故C错误；

D．由知，钢丝绳与竖直方向夹角θ与花筒质量无关，故D错误。

故选B。

6. 一项体能训练如图所示，运动员腰部系着轻绳拖着轮胎从静止开始沿着笔直的跑道匀加速前进，5s末轮胎的速度为5m/s。已知绳对轮胎的拉力大小为100N，与地面的夹角θ=37°，运动员的质量为70kg（sin37°=0.6，cos37°=0.8）。下列说法正确的是（　　）

A. 第2s末绳子拉力的瞬时功率为200W

B. 第2s末运动员所受合力的瞬时功率为140W

C. 前2s内摩擦力对轮胎做的功为-20J

D. 前2s内摩擦力对轮胎做功的功率为20W

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据速度时间关系

解得加速度为

第2s末速度

根据瞬时功率公式有

故A错误；

B．运动员所受合力的瞬时功率为

故B正确；

CD．根据已有条件，无法求出前2s内摩擦力对轮胎做的功和功率，故CD错误。

故选B。

7. 如图所示，质量分别为m、2m、m的三个物体A、B、C通过轻绳与劲度系数为k的轻弹簧相连接，并均处于静止状态。现在将B、C之间的细绳剪断，弹簧始终在弹性限度内，不考虑一切阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 在C落地前，A、B、C三者组成的系统机械能守恒

B. 剪断细绳前，弹簧的伸长量为

C. 剪断细绳后，当B的速度最大时B增加的重力势能为

D. 剪断细绳瞬间，A、B的加速度大小为

【答案】A

【解析】

【详解】A．在C落地前，A、B、C三者组成的系统只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，故A正确；

B．剪断细绳前，物体A受力平衡，根据平衡条件有

解得

故B错误；

C．剪断细绳后，A、B物体做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，B的速度最大，此时对A物体有

解得

在此过程弹簧的形变量为

则物体B增加的重力势能为

故C错误；

D．剪断细绳瞬间，以A为研究对象，根据牛顿第二定律有

对B有

解得

剪断细绳瞬间，A、B的加速度大小为，故D错误；

故选A。

8. 均匀带电球壳在球壳外某处产生的电场可等效看做相同电荷量的点电荷位于球心处产生的电场。如图所示，在半球面AB上均匀分布负电荷，总的电荷量为，球面半径为，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，M、N、P为CD上的点，且，。当P点固定一电荷量为的点电荷时，N点电场强度为0。则M点的场强大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】假设半球面右侧有一相同的半球面组成一个完整的均匀带电球壳，球壳所带电荷量为，设半球面在点的场强大小为，半球面在点的场强大小为，则有

当P点固定一电荷量为的点电荷时，N点电场强度为0，则有

联立解得

，

根据对称性可知半球面在点的场强大小为

则P点固定一电荷量为的点电荷时，M点的场强大小为

故选D。

二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部做对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

9. 2020年6月23日，第55颗北斗导航卫星发射成功，这标志着我国提前半年完成北斗三号全球卫星导航系统星座部署目标。发射某高轨道卫星过程如图所示，先将卫星发射到半径为r1=r的圆轨道I上做匀速圆周运动时，到A点时使卫星瞬间加速进入椭圆轨道II，运行到椭圆轨道的远地点B点时，再次瞬间改变卫星的速度，使卫星进入半径为r2=2r的圆轨道III做匀速周运动。已知卫星在椭圆轨道运行时距地心的距离与卫星线速度的乘积为定值，卫星在椭圆轨道上A点时线速度为v，卫星的质量为m，地球质量为M，引力常量为G，不计卫星的质量变化。则以下说法正确的是（　　）

A. 卫星在圆轨道I上的机械能小于在圆轨道III上的机械能

B. 卫星椭圆轨道上运行过程中机械能守恒

C. 发动机在B点对卫星做的功为

D. 发动机在B点对卫星做功为

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．卫星从轨道I进入轨道III，发动机对卫星做正功，所以卫星在圆轨道I上的机械能小于在圆轨道III上的机械能，故A正确；

B．卫星在椭圆轨道上运行过程中只有万有引力做功，机械能守恒，故B正确；

CD．设卫星在r2=2r的圆轨道III上运行速度为，根据牛顿第二定律有

解得

设卫星在椭圆轨道上运行经过B点的速度为，由题意可知

解得

在B点，根据动能定理有

故D正确，C错误。

故选ABD。

10. 如图所示，地面上固定一截面为半圆形的表面光滑的圆柱，AB为其直径，半径R=1.8m，可视为质点的小球质量为m，放置在圆柱顶端，重力加速度g取10m/s2。以下说法正确的是（　　）

A. 若给小球一个轻微的扰动，小球将会一直沿圆柱面滚动到地面

B. 若给小球一个水平向右的初速度v=3m/s，小球将做平抛运动并恰好落在B点

C. 若给小球一轻微扰动，小球会沿圆柱面运动至高度下降0.6m时离开圆柱面

D. 若给小球一轻微扰动，小球运动过程中，重力的瞬时功率一直增大

【答案】BCD

【解析】

【详解】B．因

可知若给小球一个水平向右的初速度v=3m/s，小球将做平抛运动，水平位移

即小球恰好落在B点，选项B正确；

AC．若给小球一个轻微的扰动，小球将沿球面滚下，设当小球与球心的连线与竖直方向夹角为θ时离开球面，则

由能量关系

解得

即小球沿斜面下滑的高度为，选项A错误，C正确；

D．若给小球一轻微扰动，小球运动过程中，根据

PG=mgvy

可知，重力的瞬时功率一直增大，选项D正确。

故选BCD。

11. 如图所示，A为粒子源，能放出初速度为零、质量为m、电荷量为e的质子，经过电压为U1的A、B间的电场加速后沿图中水平虚线进入两水平放置的平行板C、D之间。C、D两板间的电压为U2，板间的距离为d，板长为L，右侧有一距CD板右端水平距离也为L为荧光屏竖直放置，与虚线交于O点。不计质子的重力，则下列说法正确的是（　　）

A. 质子离开B板时的速度为

B. 质子飞出C、D间电场时速度方向与水平方向夹角的正切值为

C. 质子发送出C、D电场时在竖直方向上发生的位移为

D. 质子打到荧光屏上的位置距荧光屏中心O的距离为

【答案】AC

【解析】

【详解】A．根据

得

故A正确；

B．质子在C、D间电场运动时水平方向上做匀速直线运动，运动时间

竖直方向上，加速度

速度

故B错误；

C．质子发送出C、D电场时在竖直方向上发生的位移为

故C正确；

D．质子离开C、D间电场后打到荧光屏上时间

竖直方向上运动的距离

质子打到荧光屏上的位置距荧光屏中心O的距离为

故D错误。

故选AC。

12. 质量为2t的汽车在平直路面上启动，加速过程的速度-时间图像如图所示。从t1时刻起牵引力的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为2000N，图中v1=10m/s，t1=5s，t2=20s，则（　　）

A. 0~t1时间内，汽车牵引力为6000N

B. t1~t2时间内，汽车功率为60kW

C. 汽车运动的最大速度为20m/s

D. 0~t2时间内，汽车位移为75m

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．汽车在0-t1时间内的加速度为

根据牛顿第二定律

代入数据解得

F=6000N

故A正确；

B．在t1-t2时间汽车的功率保持不变，可得汽车的额定功率为

故B正确；

C．汽车运动的最大速度为

故C错误；

D．0-t1时间内，汽车运动的位移为

在t1-t2时间汽车的位移为

代入数据解得

所以运动的总位移为

故D正确。

故选ABD。

三、非选择题（本题共6小题，共60分）

13. 用如图甲所示的自制装置“探究物体做圆周运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系”，原理如图乙所示，用一根轻杆一端固定小钢球，另一端连接力传感器，小钢球静止于A点，将光电门固定在A点的正下方紧靠A点处。在小钢球底部竖直地粘一片宽度为d的遮光条，小钢球的质量为m，重力加速度为g。将小钢球竖直悬挂，测出悬点到小钢球球心之间的距离为R。

（1）将小钢球拉至某一位置由静止释放，读出小钢球经过A时遮光条的挡光时间为Δt，则小钢球通过A点时的速度大小v=_______________。（用题干中物理量表达）

（2）传感器的实时测量结果传输到电脑并生成图像如图丙所示，小钢球通过A点时的向心力大小为F=__________（用题干中物理量和图丙中坐标值表达），将其与向心力公式计算的结果进行比较。

（3）改变小钢球释放位置，重复实验，比较发现F总是略小于Fʹ，造成误差的可能原因是__________。

A. 小钢球的质量偏小                   B. 小钢球速度的测量值偏小

C. 存在空气阻力                       D. 小钢球速度的测量值偏大

【答案】    ①.     ②.     ③. D

【解析】

【详解】（1）[1]小钢球通过A点时的速度大小

（2）[2]小钢球通过A点时的向心力大小为

（3）[3]根据

可知Fʹ可能是由于小钢球速度的测量值偏大造成的。

故选D。

14. 如图所示，某同学利用电磁打点计时器通过自由落体运动验证机械能守恒定律。

（1）在实验过程中，下列操作正确的有（      ）

A. 电磁打点计时器两限位孔必须在同一竖直线上

B. 该实验应使用8V以下直流电源

C. 做实验时，先释放重物，再接通电磁打点计时器的电源

D. 实验中应选用质量大体积小的重物

（2）某同学按照正确操作得到的纸带如图所示，其中0是起始点，1、2、3、4为从合适位置开始选取的连续点中的四个点，打点频率为50Hz，该同学用毫米刻度尺测量0到1、2、3、4各点的距离，并记录在图中，重物的质量m=0.2kg，重力加速度g=9.8m/s2。从0点到3点，重物重力势能的减少量为ΔEp=__________J，其动能的增加量为ΔEk=___________J。（结果均保留三位有效数字）

（3）若通过（2）中计算发现重物动能的增加量和重力势能的减少量不相等，可能的原因是________________。

【答案】    ①. AD    ②. 1.09    ③. 1.06    ④. 见解析

【解析】

【详解】（1）[1]A．为了减小阻力，电磁打点计时器两限位孔必须在同一竖直线上。故A正确；

B．该实验应使用8V以下交流电源。故B错误；

C．做实验时，先接通电磁打点计时器的电源，再释放重物。故C错误；

D．实验中为了减小空气阻力的影响，应选用质量大体积小的重物。故D正确。

故选AD。

（2）[2]从0点到3点，重物重力势能的减少量为

[3]根据一段时间内平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，可得

依题意，纸带上相邻点迹的时间间隔为

其动能的增加量为

联立，解得

（3）[4]重物动能的增加量和重力势能的减少量不相等，可能的原因是试验过程中存在阻力作用。

15. 三星系统在宇宙中是非常罕见的，三星系统的引力制衡关系非常复杂，最近科学家发现了距离地球有1300光年星系GW Orionis，如图所示，甲、乙、丙就是该三星系统中的位于同一直线上的三颗恒星，甲、丙围绕乙在半径为R的圆轨道上运行，若甲恒星、丙恒星质量均为M，乙恒星质量为2M，万有引力常量为G，求：

（1）甲恒星所受向心力大小；

（2）甲恒星和丙恒星的周期。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）甲恒星所受向心力大小

（2）根据

得周期

16. 如图所示，一质量为m的小球用长为L细线悬挂于O点，将小球拉至与O点等高处且使细线处于伸直状态，然后将小球由静止释放，小球摆至最低点后细线碰到位于O点正下方的钉子A并绕其继续摆动。

（1）若细线能承受的最大拉力为小球重力的4倍，为保证细线不断，求钉子距O点距离d1需要满足的条件；

（2）若细线碰到钉子后，小球能继续在竖直面内做完整圆周运动，求钉子到O点距离d2需要满足的条件。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据机械能守恒定律得

解得

若细线能承受的最大拉力为小球重力的4倍，为保证细线不断，根据牛顿第二定律得

解得

（2）若细线碰到钉子后，小球能继续竖直面内做完整圆周运动，根据牛顿第二定律得

根据机械能守恒定律得

解得

17. 水平粗糙绝缘轨道AB与半径为R的竖直光滑绝缘圆轨道的最低点B平滑连接，轨道放置于水平向右的匀强电场中，一质量为m，电荷量为+q的带电滑块由水平轨道A点静止释放后从B点进入竖直圆轨道，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为，AB间的距离为L=8R。滑块运动到圆轨道最低点B时对轨道的压力为7mg，求：

（1）匀强电场的电场强度E的大小；

（2）滑块在圆轨道上运动时的最大速度的大小，以及速度最大时对轨道压力的大小。

【答案】（1）；（2），

【解析】

【详解】（1）滑块运动到圆轨道最低点B时对轨道的压力为7mg，根据牛顿第三定律，轨道对滑块的支持力

N=7mg

根据

得

根据

解得

（2）对滑块受力分析

滑块与圆心连线与竖直方向成角且在圆心右下方（等效最低点）速度最大，根据动能定理

解得

根据

解得，轨道对滑块的支持力

根据牛顿第三定律，滑块对轨道压力

18. 某种弹射装置如图所示，左端固定的轻弹簧处于压缩状态且锁定，弹簧具有的弹性势能Ep=9J，质量m=2kg的滑块静止于弹簧右端，光滑水平轨道AB的右端与倾角θ=30°的传送带平滑连接，传送带长度L=12m，传送带以恒定速率v0=8m/s顺时针转动。某时刻解除锁定，滑块被弹簧弹射后滑上传送带，并从传送带顶端滑离落至地面。已知滑块与传送带之间的动摩擦因数，轻弹簧的自然长度小于水平轨道AB的长度且滑块可视为质点，重力加速度g取10m/s2。

（1）求解除锁定后，滑块被弹簧弹出后的速度大小；

（2）求滑块在传送带上运动的过程中，摩擦力对滑块做的功W；

（3）求由于传送滑块电动机多消耗的电能E；

（4）若每次开始时弹簧装置具有不同的弹性势能，要使滑块滑离传送带后总能落至地面上的同一位置，求的取值范围。

【答案】（1）3m/s；（２）175J；（3）250；（4）

【解析】

【详解】（1）由

可得

（2）因为

所以

故滑块在传送带上先向上加速，根据牛顿第二定律

得

则滑块与传送带共速时，有

解得

可知共速后，滑块与传送带一起匀速运动，则摩擦力对滑块做的功

（3）传送带与滑块共速前，由

可得

传送带这段时间传送的距离

则由动能定理及

可得

（4）分析可知，要使滑块滑离传送带后总能落至地面上的同一位置，滑块滑出传送带时要与传送带共速，滑块刚好加速到与传送带共速时离开传送带，所对应的弹性势能最小，有

得

同理可得，滑块刚好减速到与传送带共速时离开传送带，所对应的弹性势能最大，有

得

所以，满足条件的弹性势能范围为